BJTの共通ベース構成を理解する

このセクションでは、BJTコモンベース構成を分析し、その駆動点特性、逆飽和電流、ベースからエミッタへの電圧について学習し、実際の解決例を通じてパラメータを評価します。後のパートでは、コモンベースアンプ回路の構成方法についても分析します。

前書き

ほとんどのトランジスタの共通ベース構成を表すために使用される記号と注釈
最近印刷された本とガイドは、以下に示す図3.6で見ることができます。これは、pnpトランジスタとnpnトランジスタの両方に当てはまる可能性があります。

図3.6

3.4コモンベース構成とは

「コモンベース」という用語は、ここではベースが配置の入力ステージと出力ステージの両方に共通であるという事実から生じています。

さらに、ベースは通常、接地電位に最も近い、または接地電位にある端子になります。

ここでの会話を通して、すべての現在の（アンペア）方向は、電子の流れの方向ではなく、従来の（穴の）流れの方向を基準にして取られます。

この選択は、主に、学術および商業組織で提供される大量のドキュメントが従来のフローを実装し、すべての電子表現の矢印がこの特定の規則で識別されるパスを持っていることを懸念して決定されました。

バイポーラトランジスタの場合：

グラフ記号の矢印は、トランジスタを流れるエミッタ電流の流れ（従来の流れ）の方向を示しています。

図3.6に示されている現在の（Amp）方向のそれぞれは、従来の流れの選択によって特徴付けられる真の方向です。いずれの場合も、IE = IC + IBであることに注意してください。

さらに、実装されているバイアス（電圧源）は、各チャネルに指定されている方向の電流を確認するためのものであることに注意してください。つまり、IEの方向を各構成の極性またはVEEと比較し、ICの方向をVCCの極性と比較します。

たとえば、3端子ユニットの動作を包括的に説明するために コモンベースアンプ 図3.6では、2セットのプロパティが必要です。 ドライビングポイント または入力係数とその他の 出力 セクション。

図3.7に示すように、コモンベースアンプの入力セットは入力電流（IE）を入力に適用します。
さまざまな範囲の出力電圧（VCB）の電圧（VBE）。

ザ・ 出力セット 図3.8に示すように、さまざまな範囲の入力電流（IE）の出力電圧（VCB）に出力電流（IC）を適用します。図3.8に示すように、出力、つまりコレクター特性のグループには、3つの基本的な要素があります。 アクティブ、カットオフ、および飽和領域 。アクティブ領域は、線形（歪みのない）増幅器に通常役立つ領域になります。具体的には：

アクティブ領域内では、コレクタ-ベース接合は逆バイアスされ、ベース-エミッタ接合は順バイアスされます。

活性領域は、図3.6に示すようなバイアス構成によって特徴付けられます。図3.8に示すように、アクティブ領域の下端では、エミッタ電流（IE）がゼロになり、コレクタ電流は単に逆飽和電流ICOの結果としてこの状況になります。

現在のICOは、ICの垂直スケール（ミリアンペア）と比較して寸法がごくわずか（マイクロアンペア）であるため、IC = 0と実質的に同じ水平線上に表示されます。

コモンベースセットアップのIE = 0の場合に存在する回路の考慮事項は、図3.9に示されています。データシートおよびスペックシートのICOに最も頻繁に適用される注釈は、図3.9のICBOで指摘されているとおりです。優れた設計手法により、低電力および中電力の範囲内の汎用トランジスタ（特にシリコン）のICBOの程度は通常非常に小さいため、その影響は見過ごされがちです。

そうは言っても、より大きなパワーデバイスの場合、ICBOはマイクロアンペアの範囲で表示され続ける可能性があります。さらに、ICBOは、 です ダイオード（両方とも逆リーク電流）の場合、温度変化に対して脆弱である可能性があります。

温度が上昇すると、ICBOの影響は、温度の上昇に応じて大幅に急速に上昇する可能性があるため、重要な側面になる可能性があります。

図3.8では、エミッタ電流がゼロを超えて上昇すると、コレクタ電流は、基本的なトランジスタと電流の関係によって確立されたエミッタ電流と主に同等のレベルまで上昇することに注意してください。

また、アクティブ領域のコレクタ電流に対するVCBの影響はまったく効果がないことにも注意してください。湾曲した形状は、アクティブ領域でのIEとICの関係の初期推定が次のように表されることを明らかに示しています。

タイトル自体から推測されるように、カットオフ領域は、図3.8に開示されているように、コレクタ電流が0Aである場所であると理解されます。さらに：

カットオフ領域では、トランジスタのコレクタ-ベースおよびベース-エミッタ接合は逆バイアスモードになる傾向があります。

飽和領域は、VCB = 0 Vの左側にある特性のセクションとして識別されます。この領域の水平スケールは拡大されており、この領域の属性に加えられた顕著な強化が明確に示されています。電圧VCBが0Vに向かって増加することに応答して、コレクタ電流が指数関数的に上昇することを確認します。

コレクタ-ベースおよびベース-エミッタ接合は、飽和領域で順方向バイアスであることがわかります。

図3.7の入力特性は、コレクタ電圧（VCB）の任意の所定の大きさに対して、エミッタ電流がダイオード特性のそれに非常に似ているように増加することを示しています。

実際、VCBの上昇による特性への影響はごくわずかであるため、予備評価ではVCBの変動による差異を無視して、下の図3.10aに示すように特性を実際に表すことができます。

したがって、区分的線形手法を利用すると、図3.10bに示すような特性が得られます。

これを1レベル上げると、曲線の傾き、したがって順方向にバイアスされた接合部によって生成される抵抗を無視すると、図3.10cに示すような特性になります。

このウェブサイトで議論されるすべての将来の調査のために、図3.10cの同等の設計がトランジスタ回路のすべてのDC評価のために実行されるでしょう。つまり、BJTが「導通」状態にあるときはいつでも、ベース-エミッタ間電圧は次の式で表されるように考慮されます：VBE = 0.7 V（3.4）。

言い換えると、VCBの値の変化と入力特性の傾きの影響は、BJT構成を評価するために努力しているため、見過ごされがちです。あまり重要ではないかもしれないパラメータにあまり関与せずに、実際の応答。

図3.10

上記の図3.10cの特徴で表現された主張を実際に十分に理解する必要があります。彼らは、トランジスタが「オン」またはアクティブ状態にある場合、ベースからエミッタに移動する電圧は、関連する外部回路ネットワークによって調整される任意の量のエミッタ電流に対して0.7Vになると定義しています。

より正確には、DC構成のBJT回路を使用した最初の実験では、デバイスがアクティブ領域にある間、ユーザーはベースからエミッターまでの電圧が0.7Vであることをすばやく定義できます。これは非常に優れていると見なすことができます。今後の記事で説明するすべてのDC分析の重要な収益。

実例を解く（3.1）

上記のセクションでは、ベース電流Iとの関係についてベース接地構成とは何かを学びました。 C およびエミッタ電流I IS セクション3.4のBJTの。この記事を参照して、ベース接地増幅器回路の下の図3.12に示すように、BJTが電流を増幅できるようにする構成を設計できます。

しかし、これを調査する前に、alpha（α）とは何かを学ぶことが重要です。

アルファ（a）

DCモードのコモンベースBJT構成では、多数キャリアの影響により、電流I C そして私 IS 量アルファで表される関係を形成し、次のように表されます。

A DC =私 C / 私 IS -------------------- （3.5）

ここで私は C そして私 IS の現在のレベルは 操作のポイント 。上記の特性はα= 1であることを示していますが、実際のデバイスや実験では、この量は0.9〜0.99前後のどこかにある可能性があり、ほとんどの場合、これは範囲の最大値に近づいています。

ここでアルファは大多数のキャリアのために特別に定義されているという事実のために、 式3.2 私たちが学んだこと 前の章 今は次のように書くことができます：

を参照して グラフの特徴図3.8 、私が IS = 0 mA、I C その結果、値は= Iになります CBO。

しかし、以前の議論から、私たちのレベルは CBO 多くの場合、最小であるため、3.8のグラフではほとんど識別できなくなります。

意味、私がいつでも IS =上記のグラフで0mA、I C Vの場合も0mAになります CB 値の範囲。

動作点が特性曲線上を移動するAC信号を検討する場合、ACアルファは次のように記述できます。

ac alphaに付けられた正式な名前は、次のとおりです。 コモンベース、増幅率、短絡。 これらの名前の理由は、BJTの等価回路を評価する際に、次の章でより明らかになります。

この時点で、上記の式3.7は、コレクタ電流の比較的穏やかな変動が、結果として生じるIの変化によって除算されることを確認していることがわかります。 IS 、コレクターからベースへの大きさは一定です。

大多数の条件では、 a そして そして A DC はほぼ等しく、相互に大きさを交換できます。

コモンベースアンプ

実際の目的はAC応答のみを分析することであるため、DCバイアスは上の図には示されていません。

以前の投稿で学んだように 共通ベース構成 、図3.7に示されている入力AC抵抗は非常に小さく見え、通常は10〜100オームの範囲内で変動します。同じ章で図3.8にも見られましたが、コモンベースネットワークの出力抵抗は非常に高く見えます。これは通常50kから1Mオームの範囲で変化する可能性があります。

これらの抵抗値の違いは、基本的に、入力側（ベースとエミッタ間）に現れる順方向バイアス接合と、ベースとコレクタ間の出力側に現れる逆バイアス接合によるものです。

入力抵抗にたとえば20オーム（上の図に示されている）、入力電圧に200mVの標準値を適用することにより、 増幅レベル または、次の解決された例を介して出力側の範囲：

したがって、出力での電圧増幅は、次の方程式を解くことによって見つけることができます。

これは、50〜300の間で変動する可能性のあるコモンベースBJT回路の一般的な電圧増幅値です。このようなネットワークの場合、IC = alphaIEであり、alphaは常に未満であるため、電流増幅IC / IEは常に1未満です。 1.1。

予備実験では、基本的な増幅作用は、 転送 現在の 私 低から高へ- 抵抗 回路。

上記の文の2つのイタリック体のフレーズの関係により、実際にはトランジスタという用語が使用されました。

トランス do + re sistor = トランジスタ。

次のチュートリアルでは、エミッタ接地増幅器について説明します

参照： https://en.wikipedia.org/wiki/Common_base